JP4702407B2 - デュアルフューエルエンジンの制御方法及びその装置 - Google Patents

デュアルフューエルエンジンの制御方法及びその装置 Download PDF

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Description

本発明は、使用燃料を炭化水素系の液体燃料（ガソリン、軽油等）と非炭化水素系の気体燃料（水素等）とに切替えて運転可能とされ、特に、蒸発燃料供給時におけるデュアルフューエルエンジンの制御方法及びその装置に関するものである。
環境問題、特に、ＣＯ２低減の観点から、液体燃料であるガソリンと気体燃料である水素とを切替えて使用するデュアルフューエルエンジンに関する提案が従来からなされている。
例えば、特許文献１には、運転者の選択によって燃料であるガソリンと水素とを切替え可能なデュアルフューエルエンジンにおいて、気体燃料である水素運転モードであって、キャニスタトラップが所定値以上となりパージすべき条件となった場合に、エンジンに供給される気体燃料の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定した上でパージを行うことにより、パージに伴って発生するトルク増加を軽減する技術が記載されている。
特許文献１では、パージ実行時であっても、運転モードを強制的に水素からガソリンに切替えないため、エンジン出力特性の変化によるトルク変動を抑制でき、更に、パージによるエンジンのトルク増加を空燃比のリーン化で相殺することができる。
特許文献２には、運転者の選択によって燃料であるガソリンと水素とを切替え可能なデュアルフューエルエンジンにおいて、触媒未活性時には水素の残量が所定値以下でない限りは使用燃料を水素とすると共に、触媒活性化後で、且つ所定の状態では燃料切替えを禁止して強制的にガソリンを使用する技術が記載されている。
特許文献２では、触媒未活性時のエミッション性を向上しつつ、水素燃料が少ない時は、触媒活性時に水素燃料の使用を抑え、積極的にガソリン燃料を使用することで触媒未活性時に必要となる水素燃料を確保することができる。
特開２００７−１６２６３２号公報 特開２００８−８８８６４号公報
特許文献２に提案されるように、冷間始動時、触媒が活性化するまで炭素を有していない気体燃料を使用することにより、炭化水素系燃料を使用するのに比べてエミッション性改善を図ることができる。しかしながら、使用する燃料は運転者が選択できたとしても、ガソリンタンク内に発生する蒸発燃料は運転状態や環境要因によって様々な発生形態があり、発生自体を禁止することは困難である。
運転者が、クリーン志向で積極的に気体燃料を選択したとしても、触媒が活性化していない時期に蒸発燃料の供給、所謂パージの実行を行うとＨＣの分離浄化が充分に行えず、未浄化の排気ガスが大気中に排出されることになる。特に、気体燃料を選択している場合、空燃比をリーンとした希薄燃焼とされることが多く、低回転のリーン運転では排気温度が３００℃を下回ることがある。このような場合、更に、触媒への入力熱量が少なくなり、ＨＣの未浄化傾向が一層顕著になる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン冷間時の蒸発燃料供給と排気浄化性能の向上との両立を図ることにある。
請求項１の発明は、蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段を有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御方法において、運転者の要求に基づいて一方の燃料によって前記エンジンを運転する第１ステップと、冷間運転時、運転者の要求に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う第２ステップと、エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第３ステップと、第２ステップによる気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、前記液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給する第４ステップと、を有することを特徴とするものである。
請求項１の発明では、冷間運転時には運転者の要求に拘らず、気体燃料の運転を所定時間行っている。更に、気体燃料の運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合、運転者が液体燃料を選択したとき、蒸発燃料を供給する前に液体燃料の運転を経由することにより、触媒に対する熱供給を行っている。
請求項２の発明は、請求項１において、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給する第５ステップを有することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１において、気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する第６ステップを有することを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項３において、エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、第６ステップのエンジン出力の増加で発電すると共に、この発電による電力をバッテリに充電する第７ステップを有することを特徴とするものである。
請求項５の発明は、冷間運転を検出する冷間運転検出手段と前記エンジンに蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段とを有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御装置において、運転者の操作によって、エンジンの運転に使用する燃料を切替え可能な切替手段と、冷間運転検出時、切替手段の作動に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う使用燃料設定手段と、蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段とを有し、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、前記液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給することを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５において、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給することを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項５において、気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する出力増加手段を有することを特徴とするものである。
請求項８の発明は、請求項７において、エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、出力増加手段によるエンジン出力の増加に基づき発電すると共に、この発電による電力をバッテリに充電することを特徴とするものである。
請求項１の発明によれば、蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段を有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御方法において、運転者の要求に基づいて一方の燃料によって前記エンジンを運転する第１ステップと、冷間運転時、運転者の要求に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う第２ステップと、エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第３ステップと、第２ステップによる気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給する第４ステップと、を有するため、エンジン冷間時の蒸発燃料供給と排気浄化性能の向上との両立を図ることができる。
つまり、冷間運転時には運転者の要求に拘らず、気体燃料の運転を所定時間行うことで、触媒が未活性状態であっても、浄化を必要とする排気を極力排出しない構成としている。しかも、蒸発燃料供給の要求があったときには、事前の気体燃料の運転に加えて、運転者が液体燃料を選択したとき、発生熱量の大きな液体燃料による運転を実行することで、最小限の液体燃料による運転によって触媒の活性化が可能となり、蒸発燃料供給によるＨＣ発生を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給する第５ステップを有するため、蒸発燃料供給の要求発生から実行までの時間を短縮化できる。
つまり、所定の高出力運転が存在した場合、触媒に入力される熱量が大きく、気体燃料による冷間時運転であっても、触媒の浄化性能は活性化レベルと近似できることから、ＨＣの浄化性能を悪化させることなく蒸発燃料供給を優先して行うことができる。
請求項３の発明によれば、気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する第６ステップを有するため、液体燃料による運転切替え直後のＨＣ浄化性能を向上できる。
つまり、液体燃料への切替え前に、エミッション性に優れた気体燃料による運転を行い、この運転による熱量を触媒に入力することにより、液体燃料への切替え及び蒸発燃料供給実行の一連の行程におけるＨＣ浄化が可能となる。
請求項４の発明によれば、エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、第６ステップのエンジン出力の増加で発電すると共に、この発電による電力をバッテリに充電する第７ステップを有するため、出力増加に伴うトルクショックの防止とバッテリ充電との両立ができる。
請求項５の発明によれば、冷間運転を検出する冷間運転検出手段と前記エンジンに蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段とを有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御装置において、運転者の操作によって、エンジンの運転に使用する燃料を切替え可能な切替手段と、冷間運転検出時、切替手段の作動に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う使用燃料設定手段と、蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段とを有し、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給するため、基本的に請求項１と同様の効果の制御装置を得ることができる。
請求項６の発明によれば、気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給するため、基本的に請求項２と同様の効果の制御装置を得ることができる。
請求項７の発明によれば、気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する出力増加手段を有するため、基本的に請求項３と同様の効果の制御装置を得ることができる。
請求項８の発明によれば、エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、出力増加手段によるエンジン出力の増加に基づき発電すると共に、この発電による電力をバッテリに充電するため、基本的に請求項４と同様の効果の制御装置を得ることができる。
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
−駆動システム構成−
図１は本発明の実施例１に係るデュアルフューエルエンジンを搭載した車両の駆動システムの全体図、図２はデュアルフューエルエンジンの制御ブロック図、図３は水素燃料選択時における目標運転モードを示すマップ、図４は蒸発燃料のパージ制御を示すフローチャート、図５は本制御のタイムチャートである。
本実施例１は、ガソリン燃料（液体燃料）と水素燃料（気体燃料）とを切替えて運転可能なデュアルフューエルエンジンを、エンジンの駆動力を直接車軸に伝達して車両を駆動するのではなく、モータで車両を駆動し、そのモータに供給する電力を発電するためにエンジンを動かすハイブリッドシステム（シリーズハイブリッド）の車両に搭載したものである。
車両の駆動システムは、図１に示す通りで、２ロータ式のロータリエンジンからなるエンジン１と、ガソリン燃料タンク２及び水素燃料タンク３と、ガソリン燃料タンク２からエンジン１にガソリンを供給するガソリン供給通路４及び水素燃料タンク３からエンジン１に水素を供給する水素供給通路５と、エンジン１の出力軸６によって駆動されるジェネレータ（発電機）７と、デフ（デファレンシャル）８を介して車軸９を駆動するモータ（電動機）１０と、モータ駆動用の電力を蓄電するバッテリ（高電圧バッテリ）１１と、交流電流を直流に変換するためのＡＣ−ＤＣコンバータ１２と、ジェネレータ７で発電された交流電流を直流に変換するためにＡＣ−ＤＣコンバータ１２へ流す電流経路１３と、直流電流を交流に変換するためのＤＣ−ＡＣコンバータ１４と、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流をバッテリ１１へ流す電流経路１５と、この電流経路１５から分かれてＡＣ−ＤＣコンバータ１２からと直流電流及びバッテリ１１からとの直流電流をＤＣ−ＡＣコンバータ１４へ流す電流経路１６と、ＤＣ−ＡＣコンバータ１４からの交流電流をモータ１０へ供給する電流経路１７とで構成されている。
ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流をバッテリ１１へ流す電流経路１５には、ＤＣ−ＡＣコンバータ１４への電流経路１６の分岐点よりバッテリ１１側に、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２からの直流電流を蓄電するようバッテリ１１側に流す位置と、そのままＤＣ−ＡＣコンバータ１４を介してモータ１０に供給する位置とに切替えるバッテリ切替えスイッチ３８が設置されている。
本シリーズハイブリッド車両の基本的な運転形態は、以下の通りである。
エンジン１は常に運転しているのではなく、車両の始動時や低トルクの運転状態の場合は、大きな駆動力は不要なため、エンジン１を不作動として、バッテリ１１の電力をＤＣ−ＡＣコンバータ１４を介してモータ１０に供給して車両を駆動する。
トルクが増加し、中トルクの運転状態になると、バッテリ１１から電力が消費され、バッテリ１１の蓄電量が減少するため、エンジン１によりジェネレータ７を駆動し、ジェネレータ７の発電電力をモータ１０に供給して車両を駆動する。
更にトルクが増加し、高トルクの運転状態になると、エンジン１による発電量のみでは賄えないため、エンジン１の駆動によるジェネレータ７の発電電力とバッテリ１１に蓄電されている電力との両方をモータ１０に供給して車両を駆動する。
また、バッテリ１１の蓄電量が充電の必要なレベルまで減少した場合で、且つエンジン１が運転していない状態、例えば、低トルク走行中でバッテリ１１の蓄電量が急激に減少した状態では、エンジン１を始動させてバッテリ１１を充電するように構成されている。
一方、バッテリ１１の蓄電量が充電の必要なレベルまで減少した場合で、且つエンジン１が既に運転している状態、例えば、高トルク走行中であり、ジェネレータ７の発電電力とバッテリ１１の蓄電電力との両方をモータ１０に供給している状況で、バッテリ１１の蓄電量が急激に減少した状態では、中トルク状態になるのを待つと共に、ジェネレータ７の発電量を高い値に維持して、モータ１０が必要とする電力以上の発電を行いつつ、その余剰分の電力をバッテリ１１に充電するように構成されている。
−エンジン周辺構成−
図２に示すように、ロータ１８が配置された各ロータハウジング１９には、２つの点火プラグ２０，２１が装着されている。サイドハウジング２２には、吸気ポート２３及び排気ポート２４が形成されており、吸気ポート２３には吸気通路２５が接続されており、吸気通路２５を介して作動室２６に空気が導入される。また、排気ポート２４には排気通路２７が接続されており、排気通路２７を介して作動室２８内の排気ガスが下流側に設置される触媒２９で浄化された後排出される。以上の構成は各ロータ１８に対して同様である。
ロータ１８は、図２において時計回りに回転し、図示の状態では作動室２６は圧縮行程、
作動室２８は排気行程が夫々行われる。
点火プラグ２０，２１は、ロータ１８の回転方向に対して直列に、即ち、直角方向に並んで配置されており、ロータハウジング１９には点火プラグ２０，２１の夫々に対してプラグホールが形成されている。
ロータ１８の回転方向に対してトレーリング側の点火プラグ２０をロータ１８のアペックスシールが通過する際には、圧縮行程となっている作動室２６と膨張行程となっている作動室２９との圧力差が大きく、ガスが吹き抜け易いので、点火プラグ２０が燃焼室（作動室）から遠い位置に配置されている。
ロータ１８の回転方向に対してリーディング側の点火プラグ２１をロータ１８のアペックスシールが通過する際には、圧縮行程となっている作動室２６と膨張行程に入っている作動室２９との圧力差が小さいので、点火プラグ２１は燃焼室（作動室）から近い位置に配置されている。
吸気通路２５の上流側にはスロットル弁３０が配設され、更に、スロットル弁３０の上流側にはエアクリーナ３１が配置される。また、排気通路２７の下流側には、排気通路２７中の排気ガスの一部を吸気通路２５に還流するＥＧＲ装置３２が設けられている。ＥＧＲ装置３２は、排気通路２７と吸気通路２５とを連結するＥＧＲ通路３３と、このＥＧＲ通路３３に還流される排気ガスを冷却して密度を高めるＥＧＲクーラ３４と、ＥＧＲ率を制御するＥＧＲ弁３５とを備える。
吸気通路２５の最下流側の吸気ポート２３近傍には、液体燃料としてのガソリンを吸気ポート２３から噴射して空気と混合した混合気を作動室内に供給するガソリン用燃料噴射弁３６と、気体燃料としての水素を吸気ポート２３から噴射して空気と混合した混合気を作動室内に供給する水素用第１燃料噴射弁３７が装着されている。
ガソリン用燃料噴射弁３６は、ガソリン供給通路４を介してガソリン燃料タンク２に接続され、ガソリン燃料タンク２からガソリンポンプ３９によってガソリンが圧送される。また、ガソリン燃料タンク２内のガソリンが貯留していない空間部は、蒸発燃料通路４０を介してキャニスタ４１に接続されており、ガソリン燃料タンク２内で蒸発したガソリンは蒸発燃料通路４０を介してキャニスタ４１に導入され、キャニスタ４１で吸着トラップされる。キャニスタ４１は、その底部に大気取入口４２を有し、活性炭等を充填した通気性のある部材で構成される。尚、ガソリン燃料タンク２の内部には、図示しないガソリン残量センサとガソリン燃料タンク２の内部温度を検出するセンサとが設けられている。
キャニスタ４１は、パージ通路４３を介してスロットル弁３０下流側の吸気通路２５に接続され、パージ通路４３の途中にはパージ制御弁４４が配設されている。パージ制御弁４４はその開閉動作が電磁式に制御され、開弁時（ＯＮ時）にキャニスタ４１でトラップされた蒸発燃料を吸気通路２５に供給（パージ）する。
ロータハウジング１９の夫々には、気体燃料としての水素を作動室２６内に直接噴射する直噴式水素用第２燃料噴射弁４５が装着されている。前記第１燃料噴射弁３７及び第２燃料噴射弁４５は、途中で分岐した水素供給通路５を介して水素燃料タンク３に接続され、この水素燃料タンク３から水素燃料がエンジン１に供給される。
水素燃料タンク３の排出口には、水素燃料タンク３から水素供給通路５への水素の排出を制御する停止弁４７が設けられ、停止弁４７の下流側の水素供給通路５には、第１燃料噴射弁３７及び第２燃料噴射弁４５に対する水素供給量を制御する遮断弁４８が配設されている。また、遮断弁４８の下流側の水素供給通路５には、通路内の残圧を検出する圧力センサ４９が設けられている。
各燃料噴射弁３６，３７，４５はコンピュータ（ＰＣＭ）５０に接続されており、ＰＣＭ５０が各燃料噴射弁３６，３７，４５の噴射タイミング、噴射量を制御している。
ＰＣＭ５０には、エンジン１の冷却水温を検出する冷却水温センサ４６からの冷却水温検出信号、前記圧力センサ４９からの水素圧力検出信号、点火プラグ２０，２１に接続されたディストリビュータ５１からの点火検出信号、スロットル開度センサ５２からのスロットル開度検出信号、エアフローセンサ５３からの吸気量検出信号、リニアＯ２センサ５４からの酸素濃度検出信号、触媒２９の温度を検出する触媒温度センサ５５からの触媒温度検出信号、水素流量センサ５６からの水素流量検出信号が夫々入力される。
更に、ＰＣＭ５０には、バッテリ１１の電流及び電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ５７からの電流・電圧検出信号、ガソリン燃料タンク２内部の圧力を検出する圧力センサ５８からのガソリンタンク内圧検出信号、水素燃料タンク３内部の圧力を検出する圧力センサ５９からの水素タンク内圧検出信号、運転者の選択により使用燃料を切替え可能とする燃料切替スイッチ６０からの燃料切替信号及び図示しない外気温度センサからの外気温度検出信号が夫々入力される。
前記各信号に基づいて、ＰＣＭ５０は、エンジン１を制御しつつ、ＡＣ−ＤＣコンバータ１２及びＤＣ−ＡＣコンバータ１４の制御によりモータ１０に供給する電力を制御しつつ、バッテリ切替えスイッチ３８を制御して電力供給源の切替えを行っている。
また、ＰＣＭ５０は、エンジン１の運転時のパージ要否を判定する蒸発燃料供給判定部６１と、燃料切替スイッチ６０の選択動作に拘らず使用する燃料を強制的に設定する使用燃料設定部６２と、水素燃料による運転時にパージ要求があった際、エンジン出力を増加補正する出力増加部６３とを有している。
蒸発燃料供給判定部６１は、下記（１）〜（３）からキャニスタ４１に吸着された蒸発燃料トラップ量を推定し、このトラップ量が所定値以上となった場合、パージ要と判定する。
（１）水素燃料選択での運転時間が予め決められた時間以上経過している場合
（２）水素燃料選択での運転時、ガソリン燃料タンク２の内部温度又は内部圧力が予め決められた所定値以上の場合
（３）蒸発燃料のトラップ量が許容量を超えないように予め設定された周期間隔
特に、ガソリン燃料選択時におけるパージ実行条件は、下記（４）〜（５）の条件成立が重視されている。
（４）エンジン冷却水温が所定値（６０℃）以上
（５）空燃比フィードバック制御中
尚、前記（１）〜（５）の条件は、何れか１で判定しても良く、また、複数の成立を条件としても良い。
使用燃料設定部６２は、運転者による燃料切替スイッチ６０の選択に拘らず所定の燃料の使用を設定する。エンジン始動時、冷却水温センサ４６によるエンジン水温が所定値以下の場合、冷間始動と判定すると共に、運転者が燃料切替スイッチ６０によりガソリン燃料を選択したとしても、所定の条件が成立するまで、例えばエンジンが暖気完了するまでは強制的に使用燃料を水素に設定するように構成されている。
出力増加部６３は、前記蒸発燃料供給判定部６１がパージ実行と判定したとき、パージ実行前にガソリンリン燃料による運転を実行する第１の機能と、水素燃料からガソリン燃料に切替える場合、水素燃料によるエンジン出力を所定期間増加させる第２の機能を有している。
また、前記出力増加部６３はバッテリ切替えスイッチ３８を作動させ、エンジン出力の増加に基づく発電分をバッテリ１１に優先的に充電する第３の機能と、更に、高トルクの際には、バッテリ電力とエンジン１の発電による電力との双方によりモータ１０が駆動されるが、前記出力増加分を含めたエンジン１の発電による電力をモータ１０に供給すると共に、バッテリ１０からは、当初供給予定であったバッテリ１０の電力から前記出力増加による電力を差し引いた電力をモータ１０に供給する第４の機能を有している。
本エンジン１は、運転者による燃料切替スイッチ６０の操作で使用燃料を選択可能とされている。運転者による使用燃料の選択がない場合は、エンジン１始動時で触媒２９が活性化するまでは、自動的に水素を使用するよう構成されている。
また、図３に示すように、水素燃料選択時は目標運転モードのマップによってエンジン１は制御される。横軸はエンジン回転数、縦軸はエンジン出力を示す。
高回転・高出力領域ではパワーリーン運転用空燃比（λ＝１．２〜２）の燃焼、高回転・低出力及び中回転領域ではＮＯＸ排出量が略ゼロとなる空燃比（λ＝２）の希薄燃焼、低回転領域ではＮＯＸ排出量がさらに略ゼロとなる空燃比（λ＝２．３〜２．５）の希薄燃焼を行うように構成されている。
通常、全回転域において、図に示すスロットル弁３０の全開出力ラインを目標として制御するように設定されているが、所定運転状態、例えば、加速時等では、低出力状態で高回転まで回転数を上昇させて、変速が行われることを考慮し、本マップにおいては、全開出力ラインから下の領域でも空燃比が設定されている。
一方の燃料を選択して使用している際、燃料切れになった場合は、インパネに設けられるワーニングランプ６４により運転者に警告を行うと共に、自動的に他方の燃料に切替えるように構成されている。尚、運転中に使用している燃料は、インパネ上の表示部に表示されている。
−パージ制御−
以下、図４のフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ５０によるパージ制御について説明する。尚、フローチャート中のＳｉ（ｉ＝１，２，…）は各ステップを示す。
まず、イグニッションＯＮ後、現在のエンジンの冷却水温Ｔｗ信号（Ｓ１）と燃料切替信号（Ｓ２）を読み込み、次のＳ３では運転者がガソリン燃料を選択したか否かを判定する。Ｓ３の判定の結果、運転者がガソリン燃料を選択している場合、エンジンの冷却水温Ｔｗを冷間始動と判断するための基準水温Ｔｗｏ、例えば１５℃と比較する（Ｓ１３）。
Ｓ１３の判断の結果、冷却水温Ｔｗが基準水温Ｔｗｏを超える水温の場合、運転者選択の通りガソリン燃料による運転を行い（Ｓ１４）、Ｓ１５に進む。
Ｓ１５の判定の結果、パージ要求がなければスタートに戻り、パージ要求があれば、パージ制御弁４４を開作動してパージを実行（Ｓ１２）してリターンする。尚、Ｓ１５におけるパージ要求の条件は、前述したように、ガソリンタンク圧力センサ５８で検出されたガソリンタンク内圧が所定値以上で、エンジン水温が所定値以上、且つ空燃比フィードバック実行中としている。
Ｓ１３の判定の結果、冷却水温Ｔｗが基準水温Ｔｗｏ未満の場合には、運転者はガソリン燃料による運転を選択しているものの、冷間始動であるため、使用燃料設定部６２は強制的に水素燃料運転に設定している（Ｓ４）。尚、Ｓ３の判定の結果、運転者が水素燃料を選択している場合もＳ４に進み、水素燃料運転を実行する。
水素燃料運転の実行後、パージ実行要否を判定し（Ｓ５）、パージ要求がなければスタートに戻り、パージ要求があれば、Ｓ６に進む。
Ｓ６の判定の結果、過去に所定期間以上の高出力運転を行っていた場合、エンジンからの熱量入力により触媒の浄化性能が上昇していることから、水素燃料による運転を継続した状態でパージを実行（Ｓ１２）してリターンする。ここで、所定期間以上の高出力運転とは、今回のイグニッションＯＮ以降における、エンジンが所定の高回転数以上となった累積時間が所定期間を超えたことを意味している。尚、所定期間は、触媒２９の活性化温度とエンジン運転状態（負荷、回転数）との関係から、車両毎に予め設定しておく。また、判定を累積時間ではなく、所定の高回転数以上で最も長く継続した場合の継続時間としても良い。
Ｓ６の判定の結果、過去に所定期間以上の高出力運転を行っていない場合、水素燃料運転におけるエンジン出力を所定出力、例えば２８００ｒｐｍまで上昇する（Ｓ７）。予め、エンジン出力と目標となるエンジン回転数とのテーブルがＰＣＭ５０のＲＯＭ内に格納されている。
Ｓ７の出力増加で発生した電力について、モータ１０の駆動に必要な分を除いて余剰出力分を、バッテリ切替えスイッチ３８を作動させてバッテリ１１に充電する（Ｓ８）。更に、バッテリ１１とエンジン１の発電による電力との双方によりモータ１０が駆動される高トルク運転の場合、モータ１０に供給されるバッテリ１０の電力量から出力増加部６３による電力量を低減するようにバッテリ切替えスイッチ３８を制御している。
Ｓ９の判定の結果、水素燃料運転におけるエンジン出力増加が所定期間経過した場合、運転者がガソリン燃料を選択したか否かを判定する（Ｓ１０）。尚、Ｓ９の判定において、期間経過途中で触媒温度センサ５５の検出温度が活性化温度に達した場合は、直ちにＳ１０に移行することも可能である。
Ｓ１０の判定でＮＯの場合、前記エンジン出力増加により触媒浄化性能が上昇していることから、水素燃料による運転を継続した状態でパージを実行（Ｓ１２）してリターンする。
Ｓ１０の判定でＹＥＳの場合、運転者がガソリン燃料を選択しているため、使用燃料設定部６２の作動により、燃料をガソリンに切替えて運転を行い（Ｓ１１）、パージを実行（Ｓ１２）してリターンする。尚、ガソリン燃料運転におけるエンジンの出力は、水素燃料での出力増加時の回転数と同様となるよう目標回転数が設定されている。
図５のタイムチャートに基づいて、本実施例１に係るパージ制御の作用、効果を説明する。尚、タイムチャート中、実線は本パージ制御の経過、破線は従来制御の経過を示しており、運転者はガソリン燃料を選択しているものとする。
運転者がエンジン始動直後からガソリン燃料による運転を選択している場合、従来例では、冷間始動時で且つ触媒温度が昇温していなくても、ＰＣＭ５０がパージ条件を判定し、条件が成立すると、破線で示すようにパージ制御弁４４が直ちに開作動を行う。このとき、触媒２９は昇温途中であり、触媒を通過した浄化後の排気ガスのＨＣは殆ど除去されずに排出される。
一方、本パージ制御の場合、冷間始動時と判定すると、運転者の選択がガソリン燃料であっても水素燃料による運転を行うため、始動初期のエミッション性を確保しつつ、触媒の昇温を図ることができる。また、ＰＣＭ５０が水素燃料による運転中にパージ要求を判定しても、過去に所定期間以上の高出力運転を行ったか、所謂触媒の昇温が行われているか否かを判定している。浄化機能が発揮可能な状態まで充分に昇温が行われている場合、直ちにパージを実施するため、ＨＣの排出が防止できる。
過去に所定期間以上の高出力運転を行っていない場合は触媒が低温状態であるため、パージを実施する前に、ガソリン燃料運転によりエンジンの回転数を所定回転数まで増大させて触媒温度の昇温を図る。このとき、現時点のエンジン出力が低い程、回転数を高く設定することが好ましい。更に、エンジンの回転数増加によって余分に発生した発電量は、バッテリ１１に充電するため、回転数増加によるトルク変動を防止できる。
前記エンジンの回転数増加に伴い、触媒温度は期間Ａに示すように昇温する。更に、運転者がガソリン燃料を選択している場合、ガソリン燃料による運転が開始されることから、期間Ｂに示すように一層昇温速度が増加することになる。特に、ガソリン燃料による運転では、水素燃料での増加回転数と同回転数を目標としているため、切替わりに伴うトルクショックを防止している。
図５の実線で示すように、期間Ａの終了時点でパージ制御弁４４の開作動が行われ、ＨＣの触媒による吸着、浄化が行われる。期間Ａの終了時点から期間Ｂ、所謂ガソリン燃料での運転が開始されることから、触媒に入力する熱量は、水素燃料の運転よりも一層多くなり効果的なＨＣ浄化が行われる。
特に、本実施例１の場合、高回転・高負荷以外の領域ではＮＯＸ排出量が略ゼロとなる空燃比（λ＝２、又はλ＝２．３〜２．５）の希薄燃焼としているため、ＮＯＸとＨＣとの双方に優れたエミッション性能を得ることができる。
図６のフローチャートに基づき、実施例２に係るパージ制御処理について説明する。尚、制御系と各機能部の構成については、実施例１と同様である。
実施例１との相違点は、実施例１では、運転者が水素燃料を選択している場合でも、パージ要求有りのときはパージを実行していたのに対し、本実施例２では、運転者がガソリン燃料を選択するまではパージを実行しない点である。
まず、イグニッションＯＮ後、現在のエンジンの冷却水温Ｔｗ信号（Ｓ２１）と燃料切替信号（Ｓ２２）を読み込み、次のＳ２３では運転者がガソリン燃料を選択したか否かを判定する。Ｓ２３の判定の結果、運転者がガソリン燃料を選択している場合、エンジンの冷却水温Ｔｗを冷間始動と判断するための基準水温Ｔｗｏと比較する（Ｓ２８）。
Ｓ２８の判断の結果、冷却水温Ｔｗが基準水温Ｔｗｏを超える水温の場合、運転者選択に従いガソリン燃料による運転を行い（Ｓ２９）、Ｓ３０に進む。
Ｓ３０の判定の結果、パージ要求がなければスタートに戻り、パージ要求があれば、パージ制御弁４４を開作動してパージを実行（Ｓ３１）してリターンする。
Ｓ２８の判定の結果、冷却水温Ｔｗが基準水温Ｔｗｏ未満の場合には、運転者はガソリン燃料による運転を選択しているものの、冷間始動であるため、使用燃料設定部６２は強制的に水素燃料運転に設定している（Ｓ２４）。尚、Ｓ２３の判定の結果、運転者が水素燃料を選択している場合もＳ２４に進み、水素燃料運転を実行する。
水素燃料運転の実行後、パージ実行要否を判定し（Ｓ２５）、パージ要求がなければスタートに戻り、パージ要求があれば、Ｓ２６に進む。
Ｓ２６では、水素燃料運転におけるエンジン出力を所定出力、例えば２８００ｒｐｍまで上昇する。予め、エンジン出力と目標となるエンジン回転数とのテーブルがＰＣＭ５０のＲＯＭ内に格納されている。
Ｓ２６の出力増加で発生した電力について、モータ１０の駆動に必要な分を除いて余剰出力分を、バッテリ切替えスイッチ３８を作動させてバッテリ１１に充電してリターンする（Ｓ２７）。尚、バッテリ１１とエンジン１の発電による電力との双方によりモータ１０が駆動される高トルク運転の場合、実施例１と同様に、モータ１０に供給されるバッテリ１０の電力量から出力増加部６３による電力量を低減するようにバッテリ切替えスイッチ３８を制御している。
図７のタイムチャートに基づいて、本実施例２に係るパージ制御の作用、効果を説明する。尚、タイムチャート中、実線は本パージ制御の経過、破線は従来制御の経過を示している。
エンジン始動直後、従来例では、冷間始動時で且つ触媒温度が昇温していなくても、ＰＣＭ５０がパージ条件を判定し、条件が成立すると、破線で示すようにパージ制御弁４４が直ちに開作動を行う。このとき、触媒２９は昇温途中であり、触媒を通過した浄化後の排気ガスのＨＣは殆ど除去されずに排出される。
一方、本パージ制御の場合、冷間始動時と判定すると、運転者の選択がガソリン燃料であっても水素燃料による運転を行うため、始動初期のエミッション性を確保しつつ、触媒の昇温を図ることができる。水素燃料による運転により、エンジンの回転数を所定回転数まで増大させて触媒温度の昇温を図る。更に、エンジンの回転数増加によって余分に発生した発電量は、バッテリ１１に充電するため、回転数増加によるトルク変動を防止できる。
過去に所定期間以上の高出力運転を行っていない場合は触媒が低温状態であるため、パージを実施する前に、エンジンの回転数を所定回転数まで増大させて触媒温度の昇温を図る。このとき、現時点のエンジン出力が低い程、回転数を高く設定することが好ましい。
更に、エンジンの回転数増加によって余分に発生した発電量は、バッテリ１１に充電するため、回転数増加によるトルク変動を防止できる。
本実施例２によれば、冷間始動時、パージ要求が生じた場合、水素燃料による触媒の昇温を行いつつ、バッテリの充電を行うことができる。更に、ガソリン燃料への切替え直後のパージ実行であっても、パージ実行までの期間に触媒の昇温が充分に行われているため、ＨＣの排出を抑制することができる。しかも、パージの実行は、触媒への入力熱量の大きなガソリン運転への切替え後に行われるため、一層ＨＣの排出を低減することができる。
その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
本発明の実施例１に係るデュアルフューエルエンジンを搭載した車両の駆動システムの全体図である。 同エンジンの制御ブロック図である。 同エンジンの水素燃料選択時における目標運転モードを示すマップ 実施例１に係る蒸発燃料のパージ制御を示すフローチャートである。 実施例１に係るパージ制御のタイムチャートである。 実施例２に係る蒸発燃料のパージ制御を示すフローチャートである。 実施例２に係るパージ制御のタイムチャートである。
１ デュアルフューエルエンジン
２ ガソリン燃料タンク
３ 水素燃料タンク
７ ジェネレータ
１０ モータ
１１ バッテリ
１２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
１４ ＤＣ−ＡＣコンバータ
３６ ガソリン用燃料噴射弁
３７ 水素用第１燃料噴射弁
４１ キャニスタ
４４ パージ制御弁
４５ 水素用第２燃料噴射弁
４６ 冷却水温センサ
５０ ＰＣＭ
６１ 蒸発燃料供給判定部
６２ 使用燃料設定部
６３ 出力増加部

Claims (8)

  1. 蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段を有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御方法において、
    運転者の要求に基づいて一方の燃料によって前記エンジンを運転する第１ステップと、
    冷間運転時、運転者の要求に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う第２ステップと、
    エンジンへの蒸発燃料供給の要否を判定する第３ステップと、
    前記第２ステップによる気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、前記液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給する第４ステップと、
    を有することを特徴とするデュアルフューエルエンジンの制御方法。
  2. 前記気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給する第５ステップを有することを特徴とする請求項１に記載のデュアルフューエルエンジンの制御方法。
  3. 気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する第６ステップを有することを特徴とする請求項１に記載のデュアルフューエルエンジンの制御方法。
  4. 前記エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、前記第６ステップのエンジン出力の増加で発電すると共に、この発電による電力を前記バッテリに充電する第７ステップを有することを特徴とする請求項３に記載のデュアルフューエルエンジンの制御方法。
  5. 冷間運転を検出する冷間運転検出手段と前記エンジンに蒸発燃料を供給する蒸発燃料供給手段とを有し、且つ気体燃料と液体燃料とにより運転可能なデュアルフューエルエンジンの制御装置において、
    運転者の操作によって、前記エンジンの運転に使用する燃料を切替え可能な切替手段と、
    冷間運転検出時、前記切替手段の作動に拘らず気体燃料による運転を所定期間行う使用燃料設定手段と、
    蒸発燃料供給の要否を判定する蒸発燃料供給判定手段とを有し、
    気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求があった場合には、運転者が液体燃料を選択したとき、前記液体燃料による運転に切替えた後に蒸発燃料を供給することを特徴とするデュアルフューエルエンジンの制御装置。
  6. 前記気体燃料による運転中に、蒸発燃料供給の要求の前に所定の高出力運転があった場合には、液体燃料による運転を経由することなく蒸発燃料を供給することを特徴とする請求項５に記載のデュアルフューエルエンジンの制御装置。
  7. 気体燃料から液体燃料に切替える前に、気体燃料によるエンジンの出力を所定期間増加する出力増加手段を有することを特徴とする請求項５に記載のデュアルフューエルエンジンの制御装置。
  8. 前記エンジンは充電可能なバッテリを有し、モータで走行するハイブリッド車両であって、前記出力増加手段によるエンジン出力の増加に基づき発電すると共に、この発電による電力を前記バッテリに充電することを特徴とする請求項７に記載のデュアルフューエルエンジンの制御装置。
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